Добре дошли обратно към нашата серия за колонизиране на Слънчевата система! Днес разглеждаме онова най-близко до небесните съседи на Земята. Точно така, ние гледаме Луната!
Вероятно е, че всички сме чували за това повече от веднъж през живота си и дори имаме някои собствени мисли по темата. Но за космическите агенции по света, футуристите и частните аерокосмически компании идеята за колонизиране на Луната не е въпрос на „ако“, а „кога“ и „как“. За някои установяването на постоянно човешко присъствие на Луната е въпрос на съдба, докато за други е въпрос на оцеляване.
Не е изненадващо, че плановете за установяване на човешко селище предхождат както кацането на Луната, така и космическата надпревара. През последните няколко десетилетия много от тези планове бяха премахнати от праха и актуализирани благодарение на плановете за обновена ера на лунното проучване. И така, какво би било необходимо, за да се установи постоянно човешко присъствие на Луната, кога би могло да се случи и сме готови на това предизвикателство?
Още преди да са били отправяни предложения за лунни колонии, идеята за човечеството, живеещо на Луната, е била широко проучена във фантастиката, като примерите се връщат в продължение на един век. Освен това още в началото на 20 век имаше значителни спекулации, че Луната може би вече е обитавана от коренни форми на живот (подобно на това, което се вярваше за Марс).
Примери за художествена литература:
Между 40-те и 60-те години на миналия век авторът на научната фантастика Робърт А. Хайнлайн пише подробно за първите плавания и евентуалната колонизация на Луната. Те включват множество кратки истории от 40-те години, които описват какъв би бил животът в селища на „Луна” (името, използвано от Хайнлайн за описване на колонизирана Луна.
През 1966 г. Хайнлайн издава романа, спечелен с награда Хюго, Луната е сурова любовница, която разказва историята на потомците на лунна наказателна колония, която се бори за независимост от Земята. Тази история получи признание за начина, по който съчетаваше политически коментари с въпроси като изследване на космоса, устойчивост и изкуствен интелект. В тази работа Хайнлайн въведе термина „TANSTAAFL“ - съкращение за „Няма такова нещо като безплатен обяд“.
През 1985 г. Хайнлайн освобождава Котката, която минава през стени, където голяма част от книгата се провежда на Свободна Луна, след като тя спечели борбата си за независимост и включва герои от някои от предишните му творби.
Лунната колонизация също е изследвана във фантастиката от покойния и велик Артур К. Кларк. Това включваше кратката история Земна (1955 г.), където селище на Луната се озова в средата на война между Земята и съюз между Марс и Венера. Това беше последвано от Падане на Moondust (1961 г.), на който има лунен кораб, пълен с туристи, потъващ в море от Мондуст.
През 1968 г. Кларк си сътрудничи с режисьора Стенли Кубрик, за да създаде научнофантастичния филм 2001: Космическа одисея, където част от парцела се провежда в американска лунна колония, която е поставена под карантина, след като в близост се намери обект с извънземен произход. Кларк подробно обясни това във версията на романа, която беше издадена същата година. Лунната колония се споменава и в мъглявината на Кларк и в романа, спечелен с награда Хюго Среща с Рама (1973).
Колегата на великата научна фантастика Урсула К. Льо Гуин също включва лунна колония в романа си от 1971 г. Небесният струг, която печели наградата "Локус" за най-добър роман през 1972 г. и е адаптирана във филм два пъти (1980 и 2002 г.). В алтернативна реалност, лунните бази са създадени през 2002 г. и след това са нападнати от враждебен извънземен вид от Алдебаран (които в друга реалност са доброкачествени).
През 1973 г. покойният и велик Исаак Азимов пуска романа Самите богове, където третата секция се провежда в лунно селище в началото на 22 век.Лунатиците (1988) от Ким Стенли Робинсън (автор на Червен Марс трилогия, 2312 и полярно сияние) центрове върху група поробени миньори, принудени да работят под лунната повърхност, изстрелват бунт.
Кратката история от 1995 г. „Byrd Land Six“ на Аластър Рейнолдс споменава за лунна колония с икономика, съсредоточена около добив на хелий-3. През 1998 г. Бен Бова освобождава Moonrise и Moonwar, два романа, които са съсредоточени върху лунна база, създадена от американска корпорация и която в крайна сметка се бунтува срещу Земята. Това са част от поредицата му „Grand Tour”, която колективно се занимава с колонизацията на Слънчевата система.
През 2017 г. Анди Уиър (автор на Марсианецът) освободен Артемида, роман в лунен град, чиято икономика е изградена около лунния туризъм. Значително внимание се отделя на детайлите от ежедневието на Луната, което включва описания на атомна електроцентрала, алуминиева централа и съоръжение за производство на кислород.
Предложения:
Най-ранният регистриран пример за хора, живеещи на Луната, е направен през 17 век от епископ Джон Уилкинс. В неговия Дискурс относно нов свят и друга планета (1638 г.) той прогнозира, че хората един ден ще се научат да овладеят полета и да създадат лунна колония. Детайлни и научно обосновани предложения обаче ще се появят чак през 20 век.
През 1901 г. пише Х. Г. Уелс Първите мъже на Луната, която разказва историята на местните лунни обитатели (селенитите) и включва елементи от реалната наука. През 1920 г. Константин Циолковски (приветстван от мнозина за „баща на космонавтиката и ракетата“) пише романа Извън Земята, Този роман разказва историята на хората, колонизиращи Слънчевата система и описва подробно какъв би бил животът в космоса.
С началото на космическата надпревара през 50-те години на миналия век редица концепции и дизайни са предложени от учени, инженери и архитекти. През 1954 г. Артър К. Кларк предложи да се създаде лунна основа, състояща се от надуваеми модули, покрити с лунен прах за изолация. Комуникациите ще се поддържат с астронавти на полето, като се използва надуваема радио мачта.
С течение на времето ще бъде изграден по-голям постоянен купол, който разчита на пречиствател на въздуха на базата на водорасли, ядрен реактор за захранване и електромагнитни оръдия за изстрелване на товари и гориво към кораби в космоса. Кларк ще проучи това предложение допълнително със своята кратка история от 1955 г. Земна.
През 1959 г. американската армия стартира проучване
През 1959 г. Джон С. Ринехарт - тогава директор на Минно-изследователската лаборатория в школата на мини в Колорадо - предложи лунна структура, която може да „[плава] в неподвижен океан от прах“. Това беше в отговор на популярната тогава теория, че има океани от реголит, които бяха на 1,5 км дълбочина на Луната.
Тази концепция беше очертана в изследването на Ринехарт, "Основни критерии за изграждане на Луната", в Списание на Британското междупланетно дружество, където той описа „плаваща основа“, състояща се от полуцилиндър с полу-куполи в двата края и микрометеороиден щит, поставен отгоре.
През 1961 г., същата година, когато президентът Кенеди обяви програмата на Аполон, ВВС на САЩ издават секретен доклад, основан на предишната оценка на лунна военна база, направена от американската армия. Известен като проект „Лунекс“, планът предвижда лунно кацане на екипаж, което в крайна сметка би довело до подземна военновъздушна база на Луната до 1968 г.
През 1962 г. Джон Денейк (Програмен мениджър за напредналите програми на НАСА) и Стенли Зан (технически директор на изследванията на лунните басейни в космическия отдел на Мартинската компания) публикуват проучване, озаглавено „Лунен базинг“. Тяхната концепция призовава за подпокривна база, разположена в морето на спокойствието, бъдещото място за кацане на Аполон 11 мисия.
Подобно на предложението на Кларк, тази база ще разчита на ядрени реактори за захранване и система за филтриране на въздуха на базата на водорасли. Базата ще се състои от 30 модула за местообитания, разделени между седем зони за живеене, осем зони за експлоатация и 15 логистични зони. общата база ще бъде с размер 1300 м² (14 000 фута²), който може да побере 21 члена на екипажа.
През 60-те години НАСА изготви множество проучвания, които се застъпват за създаването на местообитания, вдъхновени от мисионната архитектура на програмата Аполон (по-специално Сатурн V ракета и техни производни). Тези планове предвиждаха модули на космическите станции да бъдат поставени на лунната повърхност и да използват съществуващите дизайни и технологии, за да намалят разходите и да осигурят надеждност.
През 1963 г., през 13-ти Произведения на Колоквиума за лунно и планетарно изследване, Уилям Симс изготви проучване, озаглавено „Архитектура на лунната база”. Дизайнът му призовава да бъде изградено местообитание под стената на ударния кратер с поле за кацане наблизо за космически кораби. Местообитанието ще е три истории с нагоре
Тези прозорци също биха позволили на светлината да навлиза в местообитанието и биха били изолирани с резервоари за вода за радиационна защита. Мощност трябваше да бъде осигурена от ядрени реактори, докато части от местообитанието ще бъдат предназначени за осигуряване на офис помещения, работилници, лаборатории, жилищни зони и ферма за производство на възможно най-голяма част от храната на екипажа.
Но може би най-влиятелният дизайн на епохата на Аполон е двутомният „Проучване за синтеза на лунната база“, завършен през 1971 г. от аерокосмическата компания North American Rockwell. Проучването произвежда идеен проект за поредица от лунни повърхностни бази (LSB), които са получени от свързано проучване за орбитална лунна станция.
През по-последните години множество космически агенции имат изготвящи предложения за изграждане на колонии на Луната. През 2006 г. Япония обяви планове за лунна база до 2030 г. Русия направи подобно предложение през 2007 г., което ще бъде изградено между 2027-32. През 2007 г. Джим Бърк от Международния космически университет във Франция предложи да се създаде ковчег на Лунен Ной, за да се гарантира, че човешката цивилизация ще преживее катаклизмично събитие.
През август 2014 г. представители на НАСА се срещнаха с лидерите в индустрията, за да обсъдят рентабилни начини за изграждане на лунна база в полярните региони до 2022 г. През 2015 г. НАСА очерта концепция за лунно заселване, която да разчита на роботизирани работници (известна като Trans -Фермери) и хелиостати за създаване на лунно селище около южния полярен регион на Луната.
През 2016 г. шефът на ESA Йохан-Дитрих Вьорнер предложи създаването на международно село на Луната като наследник на международната космическа станция. Създаването на това село би разчитало на същите междуведомствени партньорства като МКС, както и партньорствата между правителствата и частните интереси.
Предизвикателства:
От само себе си се разбира, че създаването на лунна колония би било мащабен ангажимент по отношение на време, ресурси и енергия. Въпреки че разработването на ракети за многократна употреба и други мерки намаляват разходите за отделни изстрелвания, изпращането на полезни товари до Луната все още е много скъпо начинание - особено там, където биха били необходими множество тежки изстрелвания.
Има и въпроса за многото природни опасности, които идват от живота на тяло като Луната. Те включват крайни температури, при които страната на слънцето е с висока температура от 117 ° C (242 ° F), докато тъмната страна е с ниски нива от -43 ° C (-46 ° F). По-голямата част от лунната повърхност също е изложена на въздействия от метеороиди и микрометеороиди.
Луната също има атмосфера, която е проницателна, на практика е вакуумна. Това е част от причината Луната да преминава през такива крайни температури и защо повърхността е маркирана от удари (т.е. няма атмосфера за изгаряне на метеори). Това също означава, че всички селища ще трябва да бъдат херметични, под налягане и изолирани срещу външната среда.
Липсата на атмосфера (както и магнитосфера) също означава, че повърхността е изложена на много повече радиация, отколкото това, което сме свикнали тук на Земята. Това включва слънчевата радиация, която се влошава много по време на слънчево събитие, и космическите лъчи.
Възможни методи:
От началото на космическата ера са направени множество предложения за това как и къде може да се изгради лунна колония. Където е от особено значение, тъй като всяко населено място трябва да осигури степен на защита от елементите. Както се казва, трите най-важни съображения при недвижимите имоти са: „местоположение, местоположение и местоположение“.
Поради тази причина през годините са направени множество предложения за изграждане на лунни местообитания на места, които биха позволили естествена защита и / или ограничаване. Понастоящем най-популярният от тях е Южнополюсният Айткен басейн, масивен ударен район около южния полярен регион на Луната, който е силно закрепен.
Една от основните рисунки на този регион е фактът, че той е постоянно засенчен, което означава, че изпитва много по-стабилни температури. В допълнение, множество мисии потвърдиха наличието на воден лед в региона, който може да бъде добит, за да се направи всичко от водород (или
Отвъд това, всеки опит за колонизиране на Луната ще трябва да използва технологии като производство на добавки (известен още като 3D печат), роботи на работници и телеприсъствие. Базата (или базите) също трябва да бъде произведена и доставена възможно най-много, като се използват местни ресурси, метод, известен като използване на място на ресурси (ISRU).
НАСА и ЕКА проучват концепцията от много години и двамата са разработили свои собствени методи за превръщане на лунния реголит и други ресурси в използваеми материали. Например от 2013 г. ESA работи с фирмата за архитектурно проектиране Foster + Partners, за да проектира своето международно Moon Village.
Техният предложен метод за изграждане на тази основа се състои в поставяне на надуваеми рамки на повърхността, които след това да бъдат покрити с форма на бетон, направен от лунен реголит, магнезиев оксид и свързваща сол. НАСА предложи подобен метод, който призовава за роботизирани работници, използващи „спечен“ реголит, към 3D бази за печат. Това се състои в топене на реголит чрез бомбардиране с микровълни, след което се отпечатва като разтопена керамика.
Други идеи включват изграждане на местообитания в земята и имат горно ниво, което осигурява достъп до повърхността и позволява естествена светлина. Има дори предложението за изграждане на лунни селища вътре в стабилни тръби от лава, които не биха
Има дори предложение за соленоидна лунна база, която да осигурява собствена радиационна защита. Тази концепция беше представена от строителния инженер Марко Перони на форума и експозицията за космическа и космонавтика AIAA за 2017 г. и се състои от прозрачни куполи, затворени от тора от високо напрежение кабели. Този торус би осигурил активно магнитно екраниране срещу радиация и би позволил изграждането на селища навсякъде по повърхността.
Изобилието от лед около полярните райони ще осигури на заселниците постоянен източник на вода за пиене, напояване и дори може да бъде преработено за производство на гориво и дишащ кислород. Ще бъде необходим строг режим на рециклиране, за да се гарантира, че отпадъците се свеждат до минимум
Тези тоалетни за компостиране биха могли да се комбинират с лунен реголит, за да се създаде растяща почва, която след това може да се напоява с помощта на местно добита вода. Това би било от съществено значение, тъй като лунните колонисти ще трябва да отглеждат голяма част от собствената си храна, за да намалят броя на пратките, които трябва да се изпращат редовно от Земята.
Лунната вода също може да се използва като източник на енергия, ако колониите са оборудвани с батерии за електролиза (където молекулите на водата се разделят на водород и кислород и водородът се изгаря). Други източници на енергия могат да включват слънчеви масиви, които могат да бъдат изградени около джантите на кратерите и да насочват захранването към селищата в тях.
Космическата слънчева енергия също ще бъде в състояние да осигури изобилна енергия на населени места по целия лунен пейзаж. Ядрените реактори са друга възможност, както и синтезните (токамакови) реактори. Този последен вариант е особено привлекателен предвид факта, че хелий-3 (източник на енергия за термоядрени реактори) е по-обилен на лунната повърхност, отколкото на Земята.
Потенциални ползи:
За да бъдем справедливи, създаването на колония на някое от небесните тела в нашата Слънчева система има някои сериозни потенциални ползи. Но наличието на колония на най-близкото небесно тяло до Земята би било особено полезно. Не само бихме могли да провеждаме изследвания, да извличаме ресурси и да извлечем ползите от новите технологии, наличието на база на Луната би улеснило мисиите и усилията за колонизация на други планети и луни.
По-просто казано, колония на Луната може да действа като стъпка към Марс, Венера, Астероидния пояс и отвъд нея. Имайки инфраструктура на повърхността на Луната и в орбита - която би могла да зарежда и ремонтира космически кораби, насочващи се по-далеч към Слънчевата система - бихме могли да обръснем милиарди от разходите за дълбок космически мисии.
Това е една от причините НАСА да планира създаването на космическа станция в орбита на Луната - Лунната орбитална платформа-шлюз (LOP-G), ака. Лунният портал, известен по-рано като Глубоката космическа порта. Това е и една от причините ESA да изгради своето Moon Village с международни партньори. Китай и Русия също обмислят своята собствена повърхностна или орбитална застава по тази точна причина.
Лунните изследвания също биха били много доходоносни. Изучавайки ефектите на ниската гравитация върху човешкото тяло, астронавтите ще бъдат по-добре подготвени да се справят с ефектите на продължителните космически пътувания, мисии до Марс и други тела, където ниското ниво на g е реалност. Тези проучвания биха могли също да помогнат да се проправи път към създаването на колонии на тези органи.
Далечната страна на Луната също предлага сериозни възможности за всички видове астрономия. Тъй като е обърната далеч от Земята, далечната страна на Луната е свободна от радиосмущения, което я прави отлично място за радио телескопи. Тъй като Луната няма атмосфера, оптичните телескопни решетки - като много големия телескоп на ESO в Чили - също биха били без смущения.
И тогава имате интерферометри - като LIGO и телескопа Event Horizon (EHT), които биха могли да търсят гравитационни вълни и да изобразяват черни дупки с по-голяма ефективност. Могат да се извършват и геоложки проучвания, които биха разкрили много повече за Луната и формирането на системата Земя-Луна.
Изобилието от ресурси на Луната, като хелий-3 и различни скъпоценни и рядкоземни метали, също може да даде възможност за експортна икономика. Това ще бъде подпомогнато от факта, че Луната има много по-ниска скорост на бягство от Земята - 2,38 км / с (1,5
Но разбира се, нито една лунна икономика не би била пълна без лунен туризъм. Колония на повърхността, плюс инфраструктура в орбита, биха направили редовни посещения на Луната едновременно рентабилни и дори изгодни. Не е трудно да си представим, че това може да доведе до създаването на всякакви развлекателни дейности - от курорти и казина до музеи и експедиции по цялата повърхност.
С правилния вид ангажимент по отношение на ресурси, пари и труд - да не говорим за някои сериозно приключенски души! - може да има такова нещо като Селенците някой ден (или както Хайнлайн ги нарича „Луни“).
Тук сме писали много статии за лунната колонизация в Space Magazine. Ето плана на Пол Спудис за устойчива и достъпна лунна база, защо първо да колонизираме Луната? Стабилната тръба от лава може да осигури потенциално човешко местообитание на Луната и ESA планира да изгради международно село ... На Луната !.
За повече информация вижте нашата серия от четири части, „Изграждане на лунна база”:
- Изграждане на лунна база: Част 1 - Предизвикателства и опасности
- Изграждане на база на луната: Част 2 - Концепции за местообитание
- Изграждане на лунна база: Част 3 - Структурен дизайн
- Изграждане на Лунна база: Част 4 - Инфраструктура и транспорт
За поглед върху това как би могъл да бъде животът и работата на Луната, вижте какво е майнинг на луна ?, и това е важно! Студентите измислят как да правят бира на Луната.
Astronomy Cast също има няколко прекрасни епизода по темата. Ето епизод 115: Луната, част 3: Връщане към Луната.
Източници:
- НАСА - Земната луна
- НАСА - Луна до Марс
- НАСА - Какво е Артемида?
- Уикипедия - Колонизация на Луната
- ESA - Изграждане на лунна база с 3D печат
- PSRD - Добиване на Луната, Марс и Астероидите
- PSRD - Космохимия и изследване на човека
- НАСА - изследване за синтеза на лунната основа - том. I и Vol. II
- LPI - Лунните бази и космическите дейности на 21 век
- Астрономия - Moon Village: Първата стъпка на човечеството към лунната колония?
